JP2021083191A - Power control circuit - Google Patents

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Abstract

To provide a power control circuit capable of lengthening a period for supplying power to a load to be backed up.SOLUTION: A power control circuit 1 includes: a lithium ion capacitor 40 charged by power supplied from an external power source 8; a first protection circuit 10 for supplying a discharge current of the lithium ion capacitor 40 to a first load 62; and a second protection circuit 20 for supplying the discharge current of the lithium ion capacitor 40 to a second load 62 that operates with power consumption smaller than that of a first load 61. When a terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than a first voltage, the first protection circuit 10 stops supplying a current to the first load 61. When the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than a second voltage, the second protection circuit 20 stops supplying a current to the second load 62.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、電力制御回路に関する。 The present disclosure relates to a power control circuit.

従来、電気機器の電源として用いられる二次電池の電圧が低下して放電が停止された後でも、電気機器の最低限の機能を果たせるだけの電流を流す二次電池パックが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a secondary battery pack has been known in which a current that can perform the minimum function of an electric device is passed even after the voltage of the secondary battery used as a power source of the electric device drops and the discharge is stopped. For example, see Patent Document 1).

特開2006−158028号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-158028

バックアップ対象の負荷に電力を供給する期間を長くすることが求められる。 It is required to extend the period for supplying power to the load to be backed up.

本開示は、上述の点に鑑みてなされたものであり、バックアップ対象の負荷に電力を供給する期間を長くできる電力制御回路を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above points, and an object of the present disclosure is to provide a power control circuit capable of prolonging the period for supplying power to a load to be backed up.

幾つかの実施形態に係る電力制御回路は、外部電源が供給する電力で充電されるリチウムイオンキャパシタと、前記外部電源が供給する電力で動作する第1負荷に対して、前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタの放電電流を供給する第1保護回路と、前記外部電源が供給する電力で動作し、且つ、前記第1負荷よりも少ない消費電力で動作する第2負荷に対して、前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタの放電電流を供給する第2保護回路とを備え、前記第1保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が第1電圧未満となった場合に前記第1負荷への電流の供給を停止し、前記第2保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧より低い第2電圧未満となった場合に前記第2負荷への電流の供給を停止する。このようにすることで、電力制御回路は、リチウムイオンキャパシタを第1負荷及び第2負荷のバックアップ電源として用いる場合に、リチウムイオンキャパシタの充電量を所定値以上残した状態で第1負荷を止められる。その結果、第2負荷に電力を供給できる期間が長くなる。 In the power control circuit according to some embodiments, the power is supplied from the external power source to the lithium ion capacitor charged by the power supplied by the external power source and the first load operated by the power supplied by the external power source. A first protection circuit that supplies the discharge current of the lithium ion capacitor when it is no longer supplied, and a second load that operates with the power supplied by the external power supply and operates with less power consumption than the first load. On the other hand, the first protection circuit includes a second protection circuit that supplies the discharge current of the lithium ion capacitor when power is no longer supplied from the external power source, and the first protection circuit has a terminal voltage of the lithium ion capacitor. When the voltage becomes less than one voltage, the supply of current to the first load is stopped, and the second protection circuit is used when the terminal voltage of the lithium ion capacitor becomes less than the second voltage lower than the first voltage. The supply of current to the second load is stopped. By doing so, when the lithium ion capacitor is used as a backup power source for the first load and the second load, the power control circuit stops the first load while leaving the charge amount of the lithium ion capacitor at least a predetermined value. Be done. As a result, the period during which power can be supplied to the second load becomes longer.

一実施形態に係る電力制御回路において、前記第1保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタと前記第1負荷との間に接続されている第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子を制御する第1電圧検出回路とを備え、前記第1電圧検出回路は、前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタから前記第1スイッチング素子を介して供給される電流によって動作可能に構成され、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧以上である場合に前記第1スイッチング素子をオン状態に維持させ、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧未満となった場合に前記第1スイッチング素子をオフ状態に遷移させてよい。このようにすることで、第1保護回路が第1負荷を止めた後に無駄な電力を消費しない。その結果、第2負荷に電力を供給できる期間が長くなる。 In the power control circuit according to the embodiment, the first protection circuit controls the first switching element connected between the lithium ion capacitor and the first load, and the first switching element. A voltage detection circuit is provided, and the first voltage detection circuit is configured to be operable by a current supplied from the lithium ion capacitor via the first switching element when power is no longer supplied from the external power supply. When the terminal voltage of the lithium ion capacitor is equal to or higher than the first voltage, the first switching element is maintained in the ON state, and when the terminal voltage of the lithium ion capacitor becomes less than the first voltage, the first switching element is maintained. 1 The switching element may be transitioned to the off state. By doing so, the first protection circuit does not consume unnecessary power after the first load is stopped. As a result, the period during which power can be supplied to the second load becomes longer.

一実施形態に係る電力制御回路において、前記第1保護回路は、前記第1スイッチング素子を介して前記リチウムイオンキャパシタを外部電源に接続可能に構成され、前記第1スイッチング素子は、オフ状態に遷移している場合であっても、前記外部電源から前記リチウムイオンキャパシタに向かう電流が流れるように構成されてよい。このようにすることで、第1保護回路の状態にかかわらず、外部電源が復電したときにリチウムイオンキャパシタが充電される。その結果、復電時の復帰が容易になる。 In the power control circuit according to one embodiment, the first protection circuit is configured so that the lithium ion capacitor can be connected to an external power supply via the first switching element, and the first switching element transitions to an off state. Even in this case, the current may be configured to flow from the external power source to the lithium ion capacitor. By doing so, the lithium ion capacitor is charged when the external power source is restored, regardless of the state of the first protection circuit. As a result, recovery at the time of power recovery becomes easy.

一実施形態に係る電力制御回路において、前記リチウムイオンキャパシタは、前記第1負荷とともに回路基板に実装され、前記リチウムイオンキャパシタの温度は、前記第1負荷の発熱量が大きいほど高くなり、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧の下限は、前記リチウムイオンキャパシタの温度が所定温度より高くなっている場合において前記第1電圧に対応し、前記リチウムイオンキャパシタの温度が前記所定温度以下になっている場合において前記第2電圧に対応してよい。このようにすることで、リチウムイオンキャパシタは、その使用温度範囲内においてできるだけ広い電圧範囲で活用される。その結果、第2負荷に電力を供給できる期間が長くなる。 In the power control circuit according to one embodiment, the lithium ion capacitor is mounted on a circuit board together with the first load, and the temperature of the lithium ion capacitor increases as the calorific value of the first load increases. The lower limit of the terminal voltage of the ion capacitor corresponds to the first voltage when the temperature of the lithium ion capacitor is higher than the predetermined temperature, and when the temperature of the lithium ion capacitor is equal to or lower than the predetermined temperature. It may correspond to the second voltage. By doing so, the lithium ion capacitor is utilized in the widest possible voltage range within the operating temperature range. As a result, the period during which power can be supplied to the second load becomes longer.

本開示によれば、バックアップ対象の負荷に電力を供給する期間を長くできる電力制御回路が提供される。 According to the present disclosure, there is provided a power control circuit capable of extending the period for supplying power to the load to be backed up.

比較例1に係る電力制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the power control circuit which concerns on Comparative Example 1. 比較例2に係る電力制御回路の回路図である。It is a circuit diagram of the power control circuit which concerns on Comparative Example 2. 一実施形態に係る電力制御回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the power control circuit which concerns on one Embodiment. 第1保護回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the 1st protection circuit. 第2保護回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the 2nd protection circuit. リチウムイオンキャパシタの端子電圧の時間変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time change of the terminal voltage of a lithium ion capacitor. リチウムイオンキャパシタと第1負荷とが基板に実装されている構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example in which a lithium ion capacitor and a 1st load are mounted on a substrate.

本開示に係る実施形態が、比較例と対比しながら説明される。 An embodiment according to the present disclosure will be described in comparison with a comparative example.

(比較例1)
図1に示されるように、比較例1に係る電力制御回路910は、電源911と、プロセッサ912と、RTC(Real Time Clock)913とを備える。電源911は、プロセッサ912に電力を供給する。電源911が電力を供給できなくなった場合、プロセッサ912は、動作を停止する。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 1, the power control circuit 910 according to Comparative Example 1 includes a power supply 911, a processor 912, and an RTC (Real Time Clock) 913. The power supply 911 supplies power to the processor 912. If the power supply 911 is unable to supply power, the processor 912 stops operating.

電力制御回路910は、RTC913との間に直列に接続されているダイオード914と、RTC913に対して並列に接続されている電気二重層キャパシタ915とを更に備える。電源911は、ダイオード914を介して、RTC913に電力を供給するとともに、電気二重層キャパシタ915に電力を供給して電気二重層キャパシタ915を充電する。電源911が電力を供給できなくなった場合、電気二重層キャパシタ915が放電してRTC913に電力を供給する。RTC913は、電気二重層キャパシタ915が放電する電力によって動作できる。その結果、電力制御回路910は、RTC913に対するバックアップ電源として機能し得る。 The power control circuit 910 further includes a diode 914 connected in series with the RTC 913 and an electric double layer capacitor 915 connected in parallel with the RTC 913. The power supply 911 supplies electric power to the RTC 913 and supplies electric power to the electric double layer capacitor 915 to charge the electric double layer capacitor 915 via the diode 914. When the power supply 911 cannot supply power, the electric double layer capacitor 915 discharges and supplies power to the RTC 913. The RTC 913 can be operated by the electric power discharged from the electric double layer capacitor 915. As a result, the power control circuit 910 can function as a backup power source for the RTC 913.

しかし、電気二重層キャパシタ915は、自己放電しやすい。よって、電気二重層キャパシタ915は、長期間にわたって負荷をバックアップする用途に向いていない。 However, the electric double layer capacitor 915 tends to self-discharge. Therefore, the electric double layer capacitor 915 is not suitable for the purpose of backing up the load for a long period of time.

図1において、電気二重層キャパシタ915がボタン電池等の一次電池に置き換えられる場合、一次電池がRTC913のバックアップ電源として機能し得る。しかし、一次電池は、充電できないために交換が必要である。また、一次電池が電源911の停止時にバックアップを開始するように回路を追加する必要がある。 In FIG. 1, when the electric double layer capacitor 915 is replaced with a primary battery such as a button battery, the primary battery can function as a backup power source for the RTC 913. However, the primary battery cannot be charged and needs to be replaced. It is also necessary to add a circuit so that the primary battery starts backup when the power supply 911 is stopped.

また、電力制御回路910は、RTC913につながる1つの系統だけバックアップでき、プロセッサ912に対するバックアップ電源を別途備える必要がある。 Further, the power control circuit 910 can back up only one system connected to the RTC 913, and it is necessary to separately provide a backup power supply for the processor 912.

(比較例2)
図2に示されるように、比較例2に係る電力制御回路920は、リチウムイオン二次電池921と、正極端子926と、負極端子927とを備える。リチウムイオン二次電池921は、複数の電池セルを含んでよい。リチウムイオン二次電池921の正極は、正極端子926に接続されている。リチウムイオン二次電池921の負極は、負極端子927に接続されている。正極端子926及び負極端子927は、負荷に接続される。電力制御回路920は、正極端子926及び負極端子927から負荷に電流を供給することによって、負荷に対するバックアップ電源として機能する。リチウムイオン二次電池921の充電率(SOC:State of Charge)は、端子電圧と正の相関を有する。つまり、リチウムイオン二次電池921の端子電圧が高いほど、SOCが高い。リチウムイオン二次電池921は、SOCが高いほど長時間にわたって放電できる。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 2, the power control circuit 920 according to Comparative Example 2 includes a lithium ion secondary battery 921, a positive electrode terminal 926, and a negative electrode terminal 927. The lithium ion secondary battery 921 may include a plurality of battery cells. The positive electrode of the lithium ion secondary battery 921 is connected to the positive electrode terminal 926. The negative electrode of the lithium ion secondary battery 921 is connected to the negative electrode terminal 927. The positive electrode terminal 926 and the negative electrode terminal 927 are connected to the load. The power control circuit 920 functions as a backup power source for the load by supplying a current to the load from the positive electrode terminal 926 and the negative electrode terminal 927. The charge rate (SOC: State of Charge) of the lithium ion secondary battery 921 has a positive correlation with the terminal voltage. That is, the higher the terminal voltage of the lithium ion secondary battery 921, the higher the SOC. The lithium ion secondary battery 921 can be discharged for a long time as the SOC is higher.

負荷は、所定値以上の消費電力で動作する重負荷と、所定値未満の消費電力で動作する微小負荷とを含む。重負荷は、例えばプロセッサ912を含む。微小負荷は、例えばRTC913を含む。 The load includes a heavy load operating with power consumption equal to or higher than a predetermined value and a minute load operating with power consumption less than a predetermined value. Heavy loads include, for example, processor 912. Microloads include, for example, RTC913.

リチウムイオン二次電池921の負極と電力制御回路920の負極端子927とは、並列の2本の経路で接続されている。1つの経路は、スイッチ923を含む。もう1つの経路は、スイッチ924と抵抗925との直列回路を含む。スイッチ923及び924は、閉じた状態で配線に電流が流れるように導通させる。スイッチ923及び924は、開いた状態で配線に電流が流れないように遮断する。 The negative electrode of the lithium ion secondary battery 921 and the negative electrode terminal 927 of the power control circuit 920 are connected by two parallel paths. One path includes switch 923. Another path includes a series circuit of switch 924 and resistor 925. The switches 923 and 924 are made conductive so that a current can flow through the wiring in the closed state. The switches 923 and 924 are cut off so that no current flows through the wiring in the open state.

電力制御回路920は、スイッチ923及び924の開閉を制御するスイッチ制御部922を更に備える。スイッチ制御部922は、リチウムイオン二次電池921の電圧に基づいて、スイッチ923及び924を制御する。 The power control circuit 920 further includes a switch control unit 922 that controls the opening and closing of the switches 923 and 924. The switch control unit 922 controls the switches 923 and 924 based on the voltage of the lithium ion secondary battery 921.

スイッチ制御部922は、リチウムイオン二次電池921の電圧が所定電圧以上の場合、つまり、SOCが所定値以上の場合、スイッチ923を閉じ、スイッチ924を開く。この場合、リチウムイオン二次電池921の端子電圧は、正極端子926と負極端子927との間の電圧として出力され、正極端子926と負極端子927との間に接続される負荷に印加される。 The switch control unit 922 closes the switch 923 and opens the switch 924 when the voltage of the lithium ion secondary battery 921 is equal to or higher than a predetermined voltage, that is, when the SOC is equal to or higher than a predetermined value. In this case, the terminal voltage of the lithium ion secondary battery 921 is output as a voltage between the positive electrode terminal 926 and the negative electrode terminal 927, and is applied to the load connected between the positive electrode terminal 926 and the negative electrode terminal 927.

スイッチ制御部922は、リチウムイオン二次電池921の電圧が第1所定値未満の場合、つまり、SOCが所定値未満の場合、スイッチ923を開き、スイッチ924を閉じる。この場合、リチウムイオン二次電池921は、抵抗925を含む配線を介して負荷に電流を供給する。スイッチ制御部922は、抵抗925の電圧に基づいて、リチウムイオン二次電池921の放電電流を測定する。スイッチ制御部922は、リチウムイオン二次電池921の放電電流が所定値以上となった場合、スイッチ924を開き、リチウムイオン二次電池921の放電を停止させる。スイッチ制御部922は、リチウムイオン二次電池921の放電電流が所定値未満となることを確認した上でスイッチ924を閉じ、リチウムイオン二次電池921の放電を再開させる。このようにすることで、リチウムイオン二次電池921の放電電流が制限され、放電の継続時間が長くされる。 The switch control unit 922 opens the switch 923 and closes the switch 924 when the voltage of the lithium ion secondary battery 921 is less than the first predetermined value, that is, when the SOC is less than the predetermined value. In this case, the lithium ion secondary battery 921 supplies current to the load via the wiring including the resistor 925. The switch control unit 922 measures the discharge current of the lithium ion secondary battery 921 based on the voltage of the resistor 925. When the discharge current of the lithium ion secondary battery 921 exceeds a predetermined value, the switch control unit 922 opens the switch 924 and stops the discharge of the lithium ion secondary battery 921. The switch control unit 922 closes the switch 924 after confirming that the discharge current of the lithium ion secondary battery 921 is less than a predetermined value, and restarts the discharge of the lithium ion secondary battery 921. By doing so, the discharge current of the lithium ion secondary battery 921 is limited, and the duration of discharge is lengthened.

負荷は、電流の供給が停止した場合に、スイッチ923及び924の開閉等の手段によって微小負荷に電流を供給する配線を導通させつつ重負荷に電流を供給する配線を遮断する。このようにすることで、負荷全体に供給される電流が所定値未満となるように制御される。その結果、スイッチ制御部922は、スイッチ924を閉じた場合に負荷に流れる電流が所定値未満となることを確認できる。この場合、電力制御回路920は、微小負荷に対するバックアップ電源として機能できる。 When the current supply is stopped, the load cuts off the wiring that supplies the current to the heavy load while conducting the wiring that supplies the current to the minute load by means such as opening and closing the switches 923 and 924. By doing so, the current supplied to the entire load is controlled to be less than a predetermined value. As a result, the switch control unit 922 can confirm that the current flowing through the load becomes less than a predetermined value when the switch 924 is closed. In this case, the power control circuit 920 can function as a backup power source for a minute load.

電力制御回路920は、上述してきたように微小負荷だけでなく重負荷に対するバックアップ電源としても機能できる。電力制御回路920は、正極端子926と負極端子927とで構成される1つの系統から微小負荷及び重負荷の両方にバックアップの電流を供給している。言い換えれば、電力制御回路920は、微小負荷及び重負荷の両方によって1つの系統からバックアップの電流を吸い出される。重負荷自身が動作を停止することによってはじめて、重負荷による電流の吸い出しが停止する。したがって、電力制御回路920が微小負荷だけに電流を供給する動作は、重負荷自身の制御に依存する。 As described above, the power control circuit 920 can function as a backup power source not only for a minute load but also for a heavy load. The power control circuit 920 supplies backup current to both a minute load and a heavy load from one system composed of a positive electrode terminal 926 and a negative electrode terminal 927. In other words, the power control circuit 920 draws backup current from one system by both micro and heavy loads. Only when the heavy load itself stops its operation does the current suction by the heavy load stop. Therefore, the operation of the power control circuit 920 to supply the current only to the minute load depends on the control of the heavy load itself.

リチウムイオン二次電池921の放電電流を測定するために用いられる抵抗925において、負荷の動作に寄与しない消費電力が発生する。このような消費電力は、リチウムイオン二次電池921が放電を継続できる時間を減少させる。 In the resistor 925 used for measuring the discharge current of the lithium ion secondary battery 921, power consumption that does not contribute to the operation of the load is generated. Such power consumption reduces the time that the lithium ion secondary battery 921 can continue to discharge.

リチウムイオン二次電池921は、使用可能な温度範囲が狭く、限られた条件でしか使用できない。電力制御回路920が条件から外れた環境で使用される場合、その信頼性が低下する。 The lithium ion secondary battery 921 has a narrow usable temperature range and can be used only under limited conditions. When the power control circuit 920 is used in an environment that does not meet the conditions, its reliability is reduced.

リチウムイオン二次電池921は、自己放電しやすい。よって、リチウムイオン二次電池921は、長期間にわたって在庫として保管されにくいし、長期間にわたって負荷をバックアップする用途にも向いていない。 The lithium ion secondary battery 921 is easy to self-discharge. Therefore, the lithium ion secondary battery 921 is difficult to be stored as an inventory for a long period of time, and is not suitable for a long-term load backup application.

リチウムイオン二次電池921は、過充電によって早く劣化したり故障したりする。よって、過充電保護回路によってリチウムイオン二次電池921の充電電流を制御する必要がある。電力制御回路920は、過充電保護回路を備えることによって小型化されにくくなる。その結果、電力制御回路920の設置場所が限定される。 The lithium ion secondary battery 921 deteriorates or breaks down quickly due to overcharging. Therefore, it is necessary to control the charging current of the lithium ion secondary battery 921 by the overcharge protection circuit. The power control circuit 920 is less likely to be miniaturized by providing the overcharge protection circuit. As a result, the installation location of the power control circuit 920 is limited.

以上述べてきたリチウムイオン二次電池921の課題は、図1において電気二重層キャパシタ915をリチウムイオン二次電池921で置き換えた場合でも同様に生じ得る課題である。 The problem of the lithium ion secondary battery 921 described above is a problem that can occur similarly even when the electric double layer capacitor 915 is replaced with the lithium ion secondary battery 921 in FIG. 1.

以上述べてきたように、各比較例に係る構成において、電力制御回路910及び920は、負荷を長期間バックアップするための種々の課題を有している。 As described above, in the configuration according to each comparative example, the power control circuits 910 and 920 have various problems for backing up the load for a long period of time.

そこで、本開示は、負荷を長期間にわたってバックアップできる電力制御回路1(図3等参照)を説明する。電力制御回路1は、エッジコンピュータゲートウェイの用途に適用されてよい。電力制御回路1は、IoT(Internet of Things)のゲートウェイ端末において用いられてよい。 Therefore, the present disclosure describes a power control circuit 1 (see FIG. 3 and the like) capable of backing up a load for a long period of time. The power control circuit 1 may be applied to an edge computer gateway application. The power control circuit 1 may be used in an IoT (Internet of Things) gateway terminal.

(本開示の一実施形態)
図3に示されるように、一実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40と、第1保護回路10と、第2保護回路20と、レギュレータ30とを備える。リチウムイオンキャパシタ40は、一端において接地点80に接続され、他の一端において第1保護回路10及び第2保護回路20に接続される。第1保護回路10は、一端においてリチウムイオンキャパシタ40に接続され、他の一端においてレギュレータ30に接続される。レギュレータ30は、一端において第1保護回路10に接続され、他の一端において第1負荷61に接続される。第2保護回路20は、一端においてリチウムイオンキャパシタ40に接続され、他の一端においてダイオード52を介して第2負荷62に接続される。ダイオード52は、第2保護回路20から第2負荷62に向く方向を順方向として接続される。電力制御回路1は、レギュレータ30と第1負荷61との間に位置する節点71と、ダイオード52と第2負荷62との間に位置する節点72とを有する。電力制御回路1は、ダイオード51を更に備える。ダイオード51は、節点71と節点72との間に、節点71から節点72に向く方向を順方向として接続される。電力制御回路1は、第1保護回路10とレギュレータ30との間で、外部電源8に接続される。
(One Embodiment of the present disclosure)
As shown in FIG. 3, the power control circuit 1 according to the embodiment includes a lithium ion capacitor 40, a first protection circuit 10, a second protection circuit 20, and a regulator 30. The lithium ion capacitor 40 is connected to the grounding point 80 at one end and is connected to the first protection circuit 10 and the second protection circuit 20 at the other end. The first protection circuit 10 is connected to the lithium ion capacitor 40 at one end and to the regulator 30 at the other end. The regulator 30 is connected to the first protection circuit 10 at one end and to the first load 61 at the other end. The second protection circuit 20 is connected to the lithium ion capacitor 40 at one end and is connected to the second load 62 via the diode 52 at the other end. The diode 52 is connected with the direction from the second protection circuit 20 toward the second load 62 as the forward direction. The power control circuit 1 has a node 71 located between the regulator 30 and the first load 61, and a node 72 located between the diode 52 and the second load 62. The power control circuit 1 further includes a diode 51. The diode 51 is connected between the node 71 and the node 72 with the direction from the node 71 to the node 72 as the forward direction. The power control circuit 1 is connected to the external power supply 8 between the first protection circuit 10 and the regulator 30.

レギュレータ30は、外部電源8から供給される電力を、電圧又は電流が所定値となるように制御して第1負荷61及び第2負荷62に供給する。レギュレータ30は、スイッチングレギュレータとして構成されてもよい。レギュレータ30は、降圧型のスイッチングレギュレータとして構成されてもよいし、昇圧型のスイッチングレギュレータとして構成されてもよい。 The regulator 30 controls the electric power supplied from the external power source 8 so that the voltage or current becomes a predetermined value, and supplies the electric power to the first load 61 and the second load 62. The regulator 30 may be configured as a switching regulator. The regulator 30 may be configured as a step-down switching regulator or a step-up switching regulator.

リチウムイオンキャパシタ40は、電気二重層キャパシタ915及びリチウムイオン二次電池921の長所を両立した性能を実現し得る蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ40は、多くの電荷を充電しているほど、長時間にわたって放電できる。リチウムイオンキャパシタ40に充電される電荷量は、端子電圧と正の相関を有する。つまり、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が高いほど、充電されている電荷量が多くなる。その結果、端子電圧が高いほど、リチウムイオンキャパシタ40が長時間にわたって放電できる。 The lithium ion capacitor 40 is a power storage device capable of realizing performance that combines the advantages of the electric double layer capacitor 915 and the lithium ion secondary battery 921. The lithium ion capacitor 40 can be discharged for a long time as it is charged with a large amount of electric charges. The amount of charge charged in the lithium ion capacitor 40 has a positive correlation with the terminal voltage. That is, the higher the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40, the larger the amount of electric charge charged. As a result, the higher the terminal voltage, the longer the lithium ion capacitor 40 can be discharged.

外部電源8は、レギュレータ30に電力を供給するとともに、第1保護回路10を介してリチウムイオンキャパシタ40を充電できる。外部電源8は、リチウムイオンキャパシタ40の充電電圧を制御する回路を含んでもよい。外部電源8は、例えば、リチウムイオンキャパシタ40の充電上限電圧保護機能を有してもよい。外部電源8は、リチウムイオンキャパシタ40を充電する電圧と、レギュレータ30に印加する電圧とを、同じ電圧に制御してもよいし、異なる電圧に制御してもよい。 The external power supply 8 can supply electric power to the regulator 30 and charge the lithium ion capacitor 40 via the first protection circuit 10. The external power supply 8 may include a circuit that controls the charging voltage of the lithium ion capacitor 40. The external power supply 8 may have, for example, a charge upper limit voltage protection function of the lithium ion capacitor 40. The external power supply 8 may control the voltage for charging the lithium ion capacitor 40 and the voltage applied to the regulator 30 to the same voltage or different voltages.

外部電源8が供給する電力は、第1負荷61及び第2負荷62、並びに、リチウムイオンキャパシタ40に供給される。レギュレータ30は、外部電源8から供給された電力を所定電圧の直流電力に制御して第1負荷61及び第2負荷62に供給する。リチウムイオンキャパシタ40は、外部電源8から供給された電力で充電される。外部電源8は、リチウムイオンキャパシタ40の充電を制御する充電制御回路を含んでよい。外部電源8は、リチウムイオンキャパシタ40をCCCV(Constant Current, Constant Voltage)モードで充電できるように出力する電圧を制御してよい。レギュレータ30は、外部電源8がリチウムイオンキャパシタ40を充電するために制御する電圧の大きさにかかわらず、所定電圧の直流電力を第1負荷61及び第2負荷62に供給できる。 The electric power supplied by the external power source 8 is supplied to the first load 61, the second load 62, and the lithium ion capacitor 40. The regulator 30 controls the electric power supplied from the external power source 8 to DC electric power having a predetermined voltage and supplies the electric power to the first load 61 and the second load 62. The lithium ion capacitor 40 is charged with the electric power supplied from the external power source 8. The external power supply 8 may include a charge control circuit that controls charging of the lithium ion capacitor 40. The external power supply 8 may control the output voltage so that the lithium ion capacitor 40 can be charged in the CCCV (Constant Current, Constant Voltage) mode. The regulator 30 can supply DC power of a predetermined voltage to the first load 61 and the second load 62 regardless of the magnitude of the voltage controlled by the external power source 8 to charge the lithium ion capacitor 40.

外部電源8が停止して電力を供給できない場合、リチウムイオンキャパシタ40が放電して、第1負荷61又は第2負荷62に電力を供給する。第1保護回路10及び第2保護回路20は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧に基づいて電流を流すか遮断するか制御する。 When the external power supply 8 is stopped and power cannot be supplied, the lithium ion capacitor 40 is discharged to supply power to the first load 61 or the second load 62. The first protection circuit 10 and the second protection circuit 20 control whether to flow or cut off the current based on the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40.

リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧以上である場合、第1保護回路10は、リチウムイオンキャパシタ40とレギュレータ30との間を導通させ、リチウムイオンキャパシタ40からの電力をレギュレータ30に供給する。リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第1電圧未満である場合、第1保護回路10は、リチウムイオンキャパシタ40とレギュレータ30との間を遮断し、レギュレータ30への電力供給を停止する。 When the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 is equal to or higher than the first voltage, the first protection circuit 10 conducts the lithium ion capacitor 40 and the regulator 30 to supply electric power from the lithium ion capacitor 40 to the regulator 30. .. When the voltage of the lithium ion capacitor 40 is less than the first voltage, the first protection circuit 10 cuts off between the lithium ion capacitor 40 and the regulator 30 and stops the power supply to the regulator 30.

リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第1電圧より低い第2電圧以上である場合、第2保護回路20は、リチウムイオンキャパシタ40と第2負荷62との間を導通させ、リチウムイオンキャパシタ40からの電力を第2負荷62に供給する。リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第2電圧未満である場合、第2保護回路20は、リチウムイオンキャパシタ40と第2負荷62との間を遮断し、第2負荷62への電力供給を停止する。 When the voltage of the lithium ion capacitor 40 is equal to or higher than the second voltage lower than the first voltage, the second protection circuit 20 conducts the lithium ion capacitor 40 and the second load 62 to conduct power from the lithium ion capacitor 40. Is supplied to the second load 62. When the voltage of the lithium ion capacitor 40 is less than the second voltage, the second protection circuit 20 cuts off between the lithium ion capacitor 40 and the second load 62, and stops the power supply to the second load 62.

以上のことから、リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第1電圧以上である場合、第1負荷61及び第2負荷62は、リチウムイオンキャパシタ40からの電力供給によって動作できる。リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第1電圧未満且つ第2電圧以上である場合、第2負荷62は、リチウムイオンキャパシタ40からの電力供給によって動作できる。一方で、第1負荷61は、電力が供給されずに動作できない。リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第2電圧未満である場合、第1負荷61及び第2負荷62は両方とも、電力が供給されずに動作できない。 From the above, when the voltage of the lithium ion capacitor 40 is equal to or higher than the first voltage, the first load 61 and the second load 62 can be operated by supplying electric power from the lithium ion capacitor 40. When the voltage of the lithium ion capacitor 40 is less than the first voltage and equal to or more than the second voltage, the second load 62 can be operated by supplying power from the lithium ion capacitor 40. On the other hand, the first load 61 cannot operate without being supplied with electric power. When the voltage of the lithium ion capacitor 40 is less than the second voltage, both the first load 61 and the second load 62 cannot operate without being supplied with electric power.

電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40の電圧が第1電圧未満になった場合に第1負荷61への電力供給を遮断することで、リチウムイオンキャパシタ40の充電量を所定値以上残した状態で第1負荷61を止められる。このようにすることで、第2負荷62に供給できる電力量が確保される。その結果、第2負荷62に電力を供給できる期間が長くなる。 The power control circuit 1 cuts off the power supply to the first load 61 when the voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the first voltage, so that the charge amount of the lithium ion capacitor 40 remains at least a predetermined value. The first load 61 can be stopped with. By doing so, the amount of electric power that can be supplied to the second load 62 is secured. As a result, the period during which electric power can be supplied to the second load 62 becomes longer.

以上述べてきたように、本実施形態に係る電力制御回路1は、外部電源8が電力を供給できなくなった場合に、第1負荷61及び第2負荷62に電力を供給するバックアップ電源として機能できる。さらに、電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40の充電量が減った場合に、少なくとも所定期間にわたって動作させる必要がある第2負荷62に優先的に電力を供給できる。その結果、電力制御回路1は、第1負荷61及び第2負荷62のバックアップ電源として機能しつつ、第2負荷62を所定期間にわたってバックアップできる。 As described above, the power control circuit 1 according to the present embodiment can function as a backup power source for supplying power to the first load 61 and the second load 62 when the external power source 8 cannot supply power. .. Further, the power control circuit 1 can preferentially supply power to the second load 62 which needs to be operated for at least a predetermined period when the charge amount of the lithium ion capacitor 40 decreases. As a result, the power control circuit 1 can back up the second load 62 for a predetermined period while functioning as a backup power source for the first load 61 and the second load 62.

第2負荷62は、RTC等のクロック回路を含む。電力制御回路1は、エッジコンピュータゲートウェイの用途に適用される場合、IoT端末にバックアップ電力を供給する。IoT端末は、サーバ等と通信することによってデータをサーバにアップロードする。IoT端末とサーバ等との間の通信は、クロックによって同期する。したがって、IoT端末の運用において、クロックの動作は、優先的に維持されるべき動作の1つに含まれる。本実施形態に係る電力制御回路1は、エッジコンピュータゲートウェイの用途におけるバックアップ電源としての仕様を満たすことができる。 The second load 62 includes a clock circuit such as an RTC. The power control circuit 1 supplies backup power to the IoT terminal when applied to an edge computer gateway application. The IoT terminal uploads data to the server by communicating with the server or the like. Communication between the IoT terminal and the server or the like is synchronized by a clock. Therefore, in the operation of the IoT terminal, the clock operation is included in one of the operations that should be maintained preferentially. The power control circuit 1 according to the present embodiment can satisfy the specifications as a backup power source in the application of the edge computer gateway.

第1負荷61は、プロセッサ等を含む。第1負荷61は、リチウムイオンキャパシタ40が供給可能な電力量を数十秒程度で消費するように構成されてよい。一方で、第2負荷62は、リチウムイオンキャパシタ40が供給可能な電力量を約半年又は約1年程度以上かけて消費するように構成されてよい。つまり、第2負荷62の消費電力は、第1負荷61の消費電力よりも桁違いに小さくされてよい。このようにすることで、電力制御回路1が採用されているIoT端末が作業員等のアクセス困難な位置に設置されていても、外部電源8から給電されなくなった後に作業員が修理するまで、第2負荷62に対するバックアップ電源として機能し続けることができる。 The first load 61 includes a processor and the like. The first load 61 may be configured to consume the amount of electric power that can be supplied by the lithium ion capacitor 40 in about several tens of seconds. On the other hand, the second load 62 may be configured to consume the amount of electric power that can be supplied by the lithium ion capacitor 40 over about half a year or about one year or more. That is, the power consumption of the second load 62 may be orders of magnitude smaller than the power consumption of the first load 61. By doing so, even if the IoT terminal in which the power control circuit 1 is adopted is installed in a position where it is difficult for the worker or the like to access it, until the worker repairs it after the power is not supplied from the external power supply 8. It can continue to function as a backup power source for the second load 62.

第2負荷62は、SRAM(Static Random Access Memory)等の記憶デバイスを含んでもよい。外部電源8からの電力供給が停止した場合に、第2負荷62としての記憶デバイスがプロセッサ等で処理中の情報を速やかに記憶してよい。このようにすることで、外部電源8からの電力供給が再開した場合に、プロセッサは、停止前の情報に基づいて動作を再開できる。 The second load 62 may include a storage device such as a SRAM (Static Random Access Memory). When the power supply from the external power source 8 is stopped, the storage device as the second load 62 may quickly store the information being processed by the processor or the like. By doing so, when the power supply from the external power source 8 is restarted, the processor can restart the operation based on the information before the stop.

第2電圧は、リチウムイオンキャパシタ40の仕様として定められる下限電圧に対応する。リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が下限電圧未満になるまでリチウムイオンキャパシタ40が放電する場合、リチウムイオンキャパシタ40が故障する可能性が高くなる。 The second voltage corresponds to the lower limit voltage defined as the specifications of the lithium ion capacitor 40. When the lithium ion capacitor 40 is discharged until the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the lower limit voltage, there is a high possibility that the lithium ion capacitor 40 will fail.

第1電圧は、第2負荷62の消費電力と、第2負荷62をバックアップする時間とに基づいて設定される。つまり、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧から第2電圧に低下するまでに放電される電荷量が、第2負荷62を所定期間にわたってバックアップするために必要な電荷量以上となるように、第1電圧が設定される。 The first voltage is set based on the power consumption of the second load 62 and the time for backing up the second load 62. That is, the amount of electric charge discharged until the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 drops from the first voltage to the second voltage is equal to or greater than the amount of electric charge required to back up the second load 62 over a predetermined period. , The first voltage is set.

図4に示されるように、第1保護回路10は、電圧検出回路11と、スイッチング素子16と、端子17及び18とを備える。電圧検出回路11は、第1電圧検出回路とも称される。スイッチング素子16は、第1スイッチング素子とも称される。第1保護回路10は、端子17でリチウムイオンキャパシタ40に接続可能に構成される。第1保護回路10は、端子18でレギュレータ30及び外部電源8に接続可能に構成される。第1保護回路10は、電圧検出回路11で接地点80に接続される。第1保護回路10は、端子17又は18と接地点80との間に印加される電圧によって動作する。 As shown in FIG. 4, the first protection circuit 10 includes a voltage detection circuit 11, a switching element 16, and terminals 17 and 18. The voltage detection circuit 11 is also referred to as a first voltage detection circuit. The switching element 16 is also referred to as a first switching element. The first protection circuit 10 is configured to be connectable to the lithium ion capacitor 40 at the terminal 17. The first protection circuit 10 is configured to be connectable to the regulator 30 and the external power supply 8 at the terminal 18. The first protection circuit 10 is connected to the grounding point 80 by the voltage detection circuit 11. The first protection circuit 10 operates by the voltage applied between the terminal 17 or 18 and the grounding point 80.

本実施形態において、スイッチング素子16は、pチャネルMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)を含むとする。スイッチング素子16は、nチャネルMOSFETを含んでもよい。スイッチング素子16は、MOSFET以外のトランジスタを含んでもよいし、スイッチIC(Integrated Circuit)等を含んでもよい。スイッチング素子16は、オン状態において導通し、オフ状態において遮断する。 In the present embodiment, the switching element 16 includes a p-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). The switching element 16 may include an n-channel MOSFET. The switching element 16 may include a transistor other than the MOSFET, or may include a switch IC (Integrated Circuit) or the like. The switching element 16 conducts in the on state and shuts off in the off state.

電圧検出回路11は、コンパレータ12と、基準電圧源13と、分圧抵抗14及び15とを含む。分圧抵抗14及び15は、端子18と接地点80との間に直列に接続される。分圧抵抗14及び15は、端子18と接地点80との間に印加される電圧を分圧する。端子18と接地点80との間に印加される電圧を分圧抵抗14及び15で分圧した電圧は、第1分圧電圧とも称される。第1分圧電圧は、分圧抵抗14と分圧抵抗15との間に位置する節点19に印加される。基準電圧源13は、端子18と接地点80との間に接続され、第1基準電圧を出力する。 The voltage detection circuit 11 includes a comparator 12, a reference voltage source 13, and voltage dividing resistors 14 and 15. The voltage dividing resistors 14 and 15 are connected in series between the terminal 18 and the grounding point 80. The voltage dividing resistors 14 and 15 divide the voltage applied between the terminal 18 and the grounding point 80. The voltage obtained by dividing the voltage applied between the terminal 18 and the ground point 80 by the voltage dividing resistors 14 and 15 is also referred to as a first voltage dividing voltage. The first voltage dividing voltage is applied to the node 19 located between the voltage dividing resistor 14 and the voltage dividing resistor 15. The reference voltage source 13 is connected between the terminal 18 and the grounding point 80, and outputs the first reference voltage.

コンパレータ12は、入力端子で基準電圧源13と節点19とに接続され、出力端子でスイッチング素子16のゲートに接続される。コンパレータ12は、端子18と接地点80との間に接続され、端子18と接地点80との間に印加される電圧によって動作する。スイッチング素子16がオン状態となって端子17と端子18とを導通させている場合、コンパレータ12は、端子17から印加される電圧で動作してよいし、端子18から印加される電圧で動作してもよい。コンパレータ12は、2つの入力端子と、1つの出力端子とを有する。コンパレータ12は、入力端子に入力された第1基準電圧と第1分圧電圧とを比較した結果に基づく信号を出力端子から出力する。 The comparator 12 is connected to the reference voltage source 13 and the node 19 at the input terminal, and is connected to the gate of the switching element 16 at the output terminal. The comparator 12 is connected between the terminal 18 and the grounding point 80, and operates by the voltage applied between the terminal 18 and the grounding point 80. When the switching element 16 is turned on to conduct the terminal 17 and the terminal 18, the comparator 12 may operate at the voltage applied from the terminal 17 or may operate at the voltage applied from the terminal 18. You may. The comparator 12 has two input terminals and one output terminal. The comparator 12 outputs a signal from the output terminal based on the result of comparing the first reference voltage and the first voltage dividing voltage input to the input terminal.

第1分圧電圧が第1基準電圧以上である場合、コンパレータ12は、スイッチング素子16がオン状態になるように制御する信号を出力端子から出力する。スイッチング素子16がFETである場合、コンパレータ12は、FETのゲート閾値電圧以上の電圧を有する信号を出力する。第1分圧電圧が第1基準電圧以上である場合、コンパレータ12は、端子17又は18と同じ電圧を出力することによってスイッチング素子16をオン状態にさせてもよい。スイッチング素子16は、オン状態である場合にオン状態になるように制御する信号を受けることによって、オン状態を維持する。スイッチング素子16は、オフ状態である場合にオン状態になるように制御する信号を受けることによって、オン状態に遷移する。 When the first voltage dividing voltage is equal to or higher than the first reference voltage, the comparator 12 outputs a signal for controlling the switching element 16 to be in the ON state from the output terminal. When the switching element 16 is an FET, the comparator 12 outputs a signal having a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage of the FET. When the first voltage dividing voltage is equal to or higher than the first reference voltage, the comparator 12 may turn on the switching element 16 by outputting the same voltage as the terminal 17 or 18. The switching element 16 maintains the ON state by receiving a signal that controls the switching element 16 to be in the ON state when it is in the ON state. The switching element 16 transitions to the on state by receiving a signal that controls the switching element 16 to be turned on when it is in the off state.

第1分圧電圧が第1基準電圧未満である場合、コンパレータ12は、スイッチング素子16がオフ状態になるように制御する信号を出力端子から出力する。スイッチング素子16がFETである場合、コンパレータ12は、FETのゲート閾値電圧未満の電圧を有する信号を出力する。第1分圧電圧が第1基準電圧未満である場合、コンパレータ12は、接地点80と同じ電圧を出力することによってスイッチング素子16をオフ状態にさせてもよい。スイッチング素子16は、オン状態である場合にオフ状態になるように制御する信号を受けることによって、オフ状態に遷移する。スイッチング素子16がオフ状態に遷移した場合、コンパレータ12は、電圧を受けることができなくなって動作しなくなる。コンパレータ12は、電圧を受けることができずに動作しなくなった場合、信号を出力しない。コンパレータ12が信号を出力しない状態は、コンパレータ12がスイッチング素子16をオフ状態にする信号を出力している状態とみなされる。したがって、コンパレータ12が信号を出力しない場合、スイッチング素子16は、オフ状態となる。その結果、スイッチング素子16は、オン状態からオフ状態に遷移した後、オフ状態のままで維持される。スイッチング素子16がもともとオフ状態であった場合も、スイッチング素子16は、オフ状態のままで維持される。 When the first voltage dividing voltage is less than the first reference voltage, the comparator 12 outputs a signal for controlling the switching element 16 to be in the off state from the output terminal. When the switching element 16 is an FET, the comparator 12 outputs a signal having a voltage lower than the gate threshold voltage of the FET. When the first voltage dividing voltage is less than the first reference voltage, the comparator 12 may turn off the switching element 16 by outputting the same voltage as the grounding point 80. The switching element 16 transitions to the off state by receiving a signal that controls the switching element 16 to be in the off state when it is in the on state. When the switching element 16 transitions to the off state, the comparator 12 cannot receive the voltage and does not operate. The comparator 12 does not output a signal when it cannot receive the voltage and does not operate. The state in which the comparator 12 does not output a signal is considered to be a state in which the comparator 12 outputs a signal that turns off the switching element 16. Therefore, when the comparator 12 does not output a signal, the switching element 16 is turned off. As a result, the switching element 16 is maintained in the off state after transitioning from the on state to the off state. Even when the switching element 16 is originally in the off state, the switching element 16 is maintained in the off state.

電圧検出回路11は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧以上である場合に第1分圧電圧が第1基準電圧以上となるように構成される。具体的には、電圧検出回路11において、分圧抵抗14及び15の抵抗値、並びに、基準電圧源13が出力する第1基準電圧が適宜設定される。 The voltage detection circuit 11 is configured so that the first voltage dividing voltage becomes equal to or higher than the first reference voltage when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 is equal to or higher than the first voltage. Specifically, in the voltage detection circuit 11, the resistance values of the voltage dividing resistors 14 and 15 and the first reference voltage output by the reference voltage source 13 are appropriately set.

図5に示されるように、第2保護回路20は、電圧検出回路21と、スイッチング素子26と、端子27及び28とを備える。電圧検出回路21は、第2電圧検出回路とも称される。スイッチング素子26は、第2スイッチング素子とも称される。第2保護回路20は、端子27でリチウムイオンキャパシタ40に接続され、端子28で第2負荷62に接続される。第2保護回路20は、電圧検出回路21で接地点80に接続される。第2保護回路20は、端子27又は28から印加される電圧によって動作する。 As shown in FIG. 5, the second protection circuit 20 includes a voltage detection circuit 21, a switching element 26, and terminals 27 and 28. The voltage detection circuit 21 is also referred to as a second voltage detection circuit. The switching element 26 is also referred to as a second switching element. The second protection circuit 20 is connected to the lithium ion capacitor 40 at the terminal 27 and is connected to the second load 62 at the terminal 28. The second protection circuit 20 is connected to the grounding point 80 by the voltage detection circuit 21. The second protection circuit 20 operates by the voltage applied from the terminal 27 or 28.

本実施形態において、スイッチング素子26は、pチャネルMOSFETであるとする。電圧検出回路21は、図4の電圧検出回路11と同一に構成されるとする。電圧検出回路21は、端子27又は28と接地点80との間を分圧した第2分圧電圧を生成する。電圧検出回路21は、第2基準電圧を生成する。 In this embodiment, the switching element 26 is a p-channel MOSFET. It is assumed that the voltage detection circuit 21 is configured in the same manner as the voltage detection circuit 11 of FIG. The voltage detection circuit 21 generates a second voltage divider voltage that is divided between the terminal 27 or 28 and the ground point 80. The voltage detection circuit 21 generates a second reference voltage.

電圧検出回路21は、第2分圧電圧が第2基準電圧以上である場合、スイッチング素子26がオン状態になるように制御する信号を出力する。スイッチング素子26がFETである場合、電圧検出回路21は、ゲート閾値電圧以上の電圧を有する信号を出力する。 The voltage detection circuit 21 outputs a signal for controlling the switching element 26 to be turned on when the second voltage dividing voltage is equal to or higher than the second reference voltage. When the switching element 26 is an FET, the voltage detection circuit 21 outputs a signal having a voltage equal to or higher than the gate threshold voltage.

電圧検出回路21は、第2分圧電圧が第2基準電圧未満である場合、スイッチング素子26がオフ状態になるように制御する信号を出力する。スイッチング素子26がFETである場合、電圧検出回路21は、ゲート閾値電圧未満の電圧を有する信号を出力する。 The voltage detection circuit 21 outputs a signal for controlling the switching element 26 to be turned off when the second voltage dividing voltage is less than the second reference voltage. When the switching element 26 is an FET, the voltage detection circuit 21 outputs a signal having a voltage lower than the gate threshold voltage.

電圧検出回路21は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧以上である場合に第2分圧電圧が第2基準電圧以上となるように構成される。第2基準電圧は、第1基準電圧と同じにされてもよい。この場合、第2分圧電圧が第1分圧電圧と同じになるように電圧検出回路21に含まれる分圧抵抗の抵抗値が設定されてよい。第1基準電圧と第2基準電圧とが同じにされることによって、電圧検出回路11及び21において、基準電圧源13が共通化され得る。 The voltage detection circuit 21 is configured so that the second voltage dividing voltage becomes the second reference voltage or more when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 is the second voltage or more. The second reference voltage may be the same as the first reference voltage. In this case, the resistance value of the voltage dividing resistor included in the voltage detection circuit 21 may be set so that the second voltage dividing voltage becomes the same as the first voltage dividing voltage. By making the first reference voltage and the second reference voltage the same, the reference voltage source 13 can be shared in the voltage detection circuits 11 and 21.

図6に例示されるグラフを参照して、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の時間変化が説明される。横軸は、時刻を表している。縦軸は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧を表している。 The time change of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 will be described with reference to the graph illustrated in FIG. The horizontal axis represents the time. The vertical axis represents the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40.

リチウムイオンキャパシタ40は、時刻T0まで端子電圧がV0となるように充電され、時刻T0以降に放電を開始する。放電開始時点(時刻T0)において、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧は、リチウムイオンキャパシタ40の内部抵抗による電圧降下によってステップ状に低くなる。リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧は、放電によって低下し、時刻T1において第1電圧V1にまで低下する。 The lithium ion capacitor 40 is charged so that the terminal voltage becomes V0 until time T0, and discharge starts after time T0. At the start of discharge (time T0), the terminal voltage of the lithium-ion capacitor 40 gradually decreases due to the voltage drop due to the internal resistance of the lithium-ion capacitor 40. The terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 drops due to discharge, and drops to the first voltage V1 at time T1.

リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧V1になったとき、第1保護回路10は、リチウムイオンキャパシタ40とレギュレータ30との間を遮断する。一方で、第2保護回路20は、リチウムイオンキャパシタ40と第2負荷62との間の導通を維持する。これによって、第2負荷62への給電が維持されるものの、第1負荷61への給電が停止する。 When the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes the first voltage V1, the first protection circuit 10 cuts off between the lithium ion capacitor 40 and the regulator 30. On the other hand, the second protection circuit 20 maintains the continuity between the lithium ion capacitor 40 and the second load 62. As a result, the power supply to the second load 62 is maintained, but the power supply to the first load 61 is stopped.

第1負荷61への給電が停止することによってリチウムイオンキャパシタ40の放電電流が減少する。放電電流の減少によって、リチウムイオンキャパシタ40の内部抵抗による電圧降下が減少する。その結果、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧は、時刻T1においてステップ状に高くなる。第1負荷61は、給電が停止したタイミングで動作を停止する。リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧がステップ状に高くなることによって第1保護回路10がリチウムイオンキャパシタ40とレギュレータ30との間を再び導通させ得る。この場合、第1負荷61は、自動的に動作を再開しないように構成されてよい。例えば、第1負荷61は、外部電源8と通信可能に構成され、外部電源8が電力供給を再開したことを表す信号を取得した場合に動作を再開するように構成されてよい。このようにすることで、第1保護回路10のスイッチング素子16がオン状態とオフ状態との間で小刻みに変化する現象(リレー等で発生するチャタリングに対応する現象)が起こりにくくなる。 The discharge current of the lithium ion capacitor 40 is reduced by stopping the power supply to the first load 61. By reducing the discharge current, the voltage drop due to the internal resistance of the lithium ion capacitor 40 is reduced. As a result, the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 increases stepwise at time T1. The first load 61 stops operating at the timing when the power supply is stopped. By increasing the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 in a stepwise manner, the first protection circuit 10 can make the lithium ion capacitor 40 and the regulator 30 conduct again. In this case, the first load 61 may be configured so as not to automatically resume operation. For example, the first load 61 may be configured to be communicable with the external power source 8 and may be configured to resume operation when the external power source 8 acquires a signal indicating that the power supply has been restarted. By doing so, a phenomenon in which the switching element 16 of the first protection circuit 10 changes little by little between the on state and the off state (a phenomenon corresponding to chattering generated by a relay or the like) is less likely to occur.

時刻T1以降において、リチウムイオンキャパシタ40は、第2負荷62の動作に必要とされる電流を流すように放電する。したがって、時刻T1以後の放電電流は、時刻T1以前の放電電流より小さくなる。リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧は、放電電流の減少によって時刻T1以前よりも緩やかに低下し、時刻T2において第2電圧V2にまで低下する。 After time T1, the lithium ion capacitor 40 discharges so as to flow the current required for the operation of the second load 62. Therefore, the discharge current after the time T1 is smaller than the discharge current before the time T1. The terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 drops more slowly than before time T1 due to the decrease in discharge current, and drops to the second voltage V2 at time T2.

リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧V2になったとき、第2保護回路20は、リチウムイオンキャパシタ40と第2負荷62との間を遮断する。これによって、第2負荷62への給電が停止する。 When the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes the second voltage V2, the second protection circuit 20 cuts off between the lithium ion capacitor 40 and the second load 62. As a result, the power supply to the second load 62 is stopped.

以上述べてきたように、本実施形態に係る電力制御回路1は、外部電源8が電力を供給できなくなった場合に、第1負荷61及び第2負荷62に電力を供給するバックアップ電源として機能できる。さらに、電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40の充電量が減った場合に、少なくとも所定期間にわたって動作させる必要がある第2負荷62に優先的に電力を供給できる。その結果、電力制御回路1は、第1負荷61及び第2負荷62のバックアップ電源として機能しつつ、第2負荷62を所定期間にわたってバックアップできる。 As described above, the power control circuit 1 according to the present embodiment can function as a backup power source for supplying power to the first load 61 and the second load 62 when the external power source 8 cannot supply power. .. Further, the power control circuit 1 can preferentially supply power to the second load 62 which needs to be operated for at least a predetermined period when the charge amount of the lithium ion capacitor 40 decreases. As a result, the power control circuit 1 can back up the second load 62 for a predetermined period while functioning as a backup power source for the first load 61 and the second load 62.

本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧に基づいてスイッチング素子16及び26の開閉を制御する。一方、比較例2に係る電力制御回路920は、リチウムイオン二次電池921の放電電流を検出するために抵抗925を有する。抵抗925は、負荷のバックアップに寄与しない消費電力を増加させる。また、スイッチ制御部922回路自身も電力を消費する。電力制御回路920における消費電力の増加は、負荷をバックアップできる期間の短縮を引き起こす。本実施形態に係る電力制御回路1は、比較例2に係る電力制御回路920に比べて、負荷をバックアップできる期間を長くできる。 The power control circuit 1 according to the present embodiment controls the opening and closing of the switching elements 16 and 26 based on the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40. On the other hand, the power control circuit 920 according to Comparative Example 2 has a resistor 925 for detecting the discharge current of the lithium ion secondary battery 921. The resistor 925 increases power consumption, which does not contribute to load backup. The switch control unit 922 circuit itself also consumes power. The increase in power consumption in the power control circuit 920 causes a reduction in the period during which the load can be backed up. The power control circuit 1 according to the present embodiment can have a longer period during which the load can be backed up than the power control circuit 920 according to Comparative Example 2.

リチウムイオンキャパシタ40は、リチウムイオン二次電池921よりも広い温度範囲で動作可能である。したがって、仮にリチウムイオンキャパシタ40がリチウムイオン二次電池921に置き換えられた場合、電力制御回路1が動作できる温度範囲が狭くなる。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって、リチウムイオン二次電池921を備える構成と比べて、動作できる温度範囲を広げることができる。その結果、高い利便性が実現され得る。 The lithium ion capacitor 40 can operate in a wider temperature range than the lithium ion secondary battery 921. Therefore, if the lithium ion capacitor 40 is replaced with the lithium ion secondary battery 921, the temperature range in which the power control circuit 1 can operate becomes narrow. By providing the lithium ion capacitor 40, the power control circuit 1 according to the present embodiment can expand the operating temperature range as compared with the configuration including the lithium ion secondary battery 921. As a result, high convenience can be realized.

リチウムイオン二次電池921は、その内部においてデンドライト状の金属リチウムが析出する現象によって自己放電しやすい。一方で、リチウムイオンキャパシタ40は、自己放電しにくい。また、電気二重層キャパシタ915は、リチウムイオンキャパシタ40よりも自己放電しやすい。したがって、仮にリチウムイオンキャパシタ40が同じ充電容量のリチウムイオン二次電池921又は電気二重層キャパシタ915に置き換えられた場合、電力制御回路1がバックアップ電源として機能する期間が短くなる。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって、同じ容量のリチウムイオン二次電池921又は電気二重層キャパシタ915を備える構成と比べて、バックアップ電源として機能する期間を長くできる。その結果、高い利便性が実現され得る。 The lithium ion secondary battery 921 tends to self-discharge due to the phenomenon that dendrite-like metallic lithium is deposited inside the lithium ion secondary battery 921. On the other hand, the lithium ion capacitor 40 is hard to self-discharge. Further, the electric double layer capacitor 915 is more likely to self-discharge than the lithium ion capacitor 40. Therefore, if the lithium ion capacitor 40 is replaced with a lithium ion secondary battery 921 or an electric double layer capacitor 915 having the same charge capacity, the period during which the power control circuit 1 functions as a backup power source is shortened. By providing the lithium ion capacitor 40, the power control circuit 1 according to the present embodiment has a longer period of functioning as a backup power source than a configuration including a lithium ion secondary battery 921 or an electric double layer capacitor 915 having the same capacity. it can. As a result, high convenience can be realized.

リチウムイオン二次電池921は、過充電及び過放電のいずれが発生しても劣化したり故障しやすくなったりする。一方で、リチウムイオンキャパシタ40は、過充電が発生しても劣化したり故障しやすくなったりしない。したがって、仮にリチウムイオンキャパシタ40がリチウムイオン二次電池921に置き換えられた場合、電力制御回路1は、過充電監視回路を更に備える必要がある。過充電監視回路の追加は、電力制御回路1の大型化又は高コスト化を引き起こし得る。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって、過充電監視回路を必要としない。その結果、構成が簡易化され得る。 The lithium ion secondary battery 921 is liable to deteriorate or fail regardless of whether it is overcharged or overdischarged. On the other hand, the lithium ion capacitor 40 does not deteriorate or easily break down even if overcharge occurs. Therefore, if the lithium ion capacitor 40 is replaced with the lithium ion secondary battery 921, the power control circuit 1 needs to further include an overcharge monitoring circuit. The addition of the overcharge monitoring circuit may cause an increase in size or cost of the power control circuit 1. The power control circuit 1 according to the present embodiment does not require an overcharge monitoring circuit by including the lithium ion capacitor 40. As a result, the configuration can be simplified.

リチウムイオンキャパシタ40の過放電の保護は、電力制御回路1が第1保護回路10及び第2保護回路20を備えることによって実現されている。つまり、電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧未満にならないように制御して過放電の発生を回避できる。 The protection of the over-discharge of the lithium ion capacitor 40 is realized by the power control circuit 1 including the first protection circuit 10 and the second protection circuit 20. That is, the power control circuit 1 can control the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 so that it does not become less than the second voltage, and can avoid the occurrence of over-discharge.

仮にリチウムイオンキャパシタ40がリチウムイオン二次電池921に置き換えられた場合、pチャネルMOSFETは、リチウムイオン二次電池921に接続するスイッチング素子16として性能不足である。したがって、nチャネルMOSFETが用いられる。nチャネルMOSFETが用いられることによって、リチウムイオン二次電池921の回路は、接地側でスイッチングされる必要がある。接地側でスイッチングされる場合、回路が接地されない状態が生じて不安定になり得る。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって接地側でスイッチングせずに電圧を印加したハイサイドでスイッチングする結果、安定して動作できる。その結果、高い利便性が実現され得る。 If the lithium ion capacitor 40 is replaced with the lithium ion secondary battery 921, the p-channel MOSFET has insufficient performance as a switching element 16 connected to the lithium ion secondary battery 921. Therefore, n-channel MOSFETs are used. By using the n-channel MOSFET, the circuit of the lithium ion secondary battery 921 needs to be switched on the ground side. When switching on the ground side, the circuit may not be grounded and may become unstable. The power control circuit 1 according to the present embodiment can operate stably as a result of switching on the high side to which a voltage is applied without switching on the ground side by providing the lithium ion capacitor 40. As a result, high convenience can be realized.

リチウムイオンキャパシタ40は、リチウムイオン二次電池921より長寿命であり得る。したがって、電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を交換しない前提で構成され得る。電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を交換しない前提で構成される場合、交換可能に構成される場合よりも簡易に構成され得る。仮にリチウムイオンキャパシタ40がリチウムイオン二次電池921に置き換えられた場合、電力制御回路1は、リチウムイオン二次電池921を交換可能に構成される必要がある。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって、メンテナンス頻度を低減できる。その結果、高い利便性が実現され得る。 The lithium ion capacitor 40 may have a longer life than the lithium ion secondary battery 921. Therefore, the power control circuit 1 can be configured on the premise that the lithium ion capacitor 40 is not replaced. When the power control circuit 1 is configured on the premise that the lithium ion capacitor 40 is not replaced, the power control circuit 1 can be configured more simply than when it is configured to be replaceable. If the lithium ion capacitor 40 is replaced with the lithium ion secondary battery 921, the power control circuit 1 needs to be configured so that the lithium ion secondary battery 921 can be replaced. By providing the lithium ion capacitor 40 in the power control circuit 1 according to the present embodiment, the maintenance frequency can be reduced. As a result, high convenience can be realized.

仮に電力制御回路1が第1負荷61をバックアップするリチウムイオンキャパシタ40と別の構成として第2負荷62に電力を供給するための一次電池を備える場合、電力制御回路1は、第2負荷62に一次電池を接続するための回路を備える必要がある。このような回路は、電力制御回路1を複雑にするとともに、第2保護回路20よりも高価になり得る。また、一次電池が放電を終えた後、電力制御回路1が第2負荷62のバックアップ電源として機能できなくなる。本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによって、一次電池を備える構成と比べて、安価に構成され得るとともに、長期間にわたって動作できる。その結果、高い利便性が実現され得る。 If the power control circuit 1 includes a lithium ion capacitor 40 that backs up the first load 61 and a primary battery for supplying power to the second load 62 as a configuration different from that of the lithium ion capacitor 40, the power control circuit 1 is installed in the second load 62. It is necessary to provide a circuit for connecting the primary battery. Such a circuit complicates the power control circuit 1 and can be more expensive than the second protection circuit 20. Further, after the primary battery has finished discharging, the power control circuit 1 cannot function as a backup power source for the second load 62. By providing the lithium ion capacitor 40, the power control circuit 1 according to the present embodiment can be configured at a lower cost than a configuration including a primary battery, and can operate for a long period of time. As a result, high convenience can be realized.

(保護回路の自動スリープ)
第1保護回路10において、電圧検出回路11は、スイッチング素子16を介して、リチウムイオンキャパシタ40に接続される端子17に接続される。つまり、電圧検出回路11は、スイッチング素子16を介して、リチウムイオンキャパシタ40から放電電流の供給を受けることができる。第1保護回路10は、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧未満になった場合、スイッチング素子16をオフ状態にする。この場合、リチウムイオンキャパシタ40の放電電流は、電圧検出回路11に流れない。第1保護回路10は、スイッチング素子16をオフ状態にすることによって、電力を消費しなくなる。この場合、電圧検出回路11がスイッチング素子16を介さずに端子17に接続される場合と比較して、第1保護回路10がリチウムイオンキャパシタ40の電流を消費しなくなる。つまり、第1保護回路10が第1負荷61を止めた後に無駄な電力を消費しなくなる。その結果、リチウムイオンキャパシタ40が第2負荷62に電流を供給できる期間が長くなる。
(Automatic sleep of protection circuit)
In the first protection circuit 10, the voltage detection circuit 11 is connected to the terminal 17 connected to the lithium ion capacitor 40 via the switching element 16. That is, the voltage detection circuit 11 can receive the discharge current from the lithium ion capacitor 40 via the switching element 16. The first protection circuit 10 turns off the switching element 16 when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the first voltage. In this case, the discharge current of the lithium ion capacitor 40 does not flow through the voltage detection circuit 11. The first protection circuit 10 does not consume power by turning off the switching element 16. In this case, the first protection circuit 10 does not consume the current of the lithium ion capacitor 40 as compared with the case where the voltage detection circuit 11 is connected to the terminal 17 without passing through the switching element 16. That is, the first protection circuit 10 does not consume unnecessary power after the first load 61 is stopped. As a result, the period during which the lithium ion capacitor 40 can supply the current to the second load 62 becomes longer.

第2保護回路20においても、電圧検出回路21は、スイッチング素子26を介して、リチウムイオンキャパシタ40に接続される端子27に接続される。これによって、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧未満になった後に、第2保護回路20がリチウムイオンキャパシタ40の電流を消費しなくなる。その結果、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧のさらなる低下が避けられ得る。リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧未満で更に低下した場合、リチウムイオンキャパシタ40は、劣化しやすくなる。したがって、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の低下の抑制は、リチウムイオンキャパシタ40の劣化の抑制につながる。 Also in the second protection circuit 20, the voltage detection circuit 21 is connected to the terminal 27 connected to the lithium ion capacitor 40 via the switching element 26. As a result, the second protection circuit 20 does not consume the current of the lithium ion capacitor 40 after the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the second voltage. As a result, a further decrease in the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 can be avoided. When the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 is lower than the second voltage and further drops, the lithium ion capacitor 40 tends to deteriorate. Therefore, suppressing the decrease in the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 leads to suppressing the deterioration of the lithium ion capacitor 40.

(電源復帰時の充電)
上述のとおり、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧未満になった場合、スイッチング素子16がオフ状態になる。その結果、電圧検出回路11は動作しなくなる。
(Charging when power is restored)
As described above, when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the first voltage, the switching element 16 is turned off. As a result, the voltage detection circuit 11 does not operate.

ここで、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧未満であり且つスイッチング素子16がオフ状態である場合に、外部電源8が電力供給を再開すると仮定する。スイッチング素子16は、pチャネルMOSFETであるとする。 Here, it is assumed that the external power supply 8 restarts the power supply when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 is less than the first voltage and the switching element 16 is in the off state. It is assumed that the switching element 16 is a p-channel MOSFET.

外部電源8が第1電圧以上の電圧で電力を供給する場合、スイッチング素子16がオン状態になる。この場合、外部電源8からリチウムイオンキャパシタ40に向かう電流は、pチャネルMOSFETのチャネルを流れることができる。 When the external power supply 8 supplies power at a voltage equal to or higher than the first voltage, the switching element 16 is turned on. In this case, the current from the external power source 8 to the lithium ion capacitor 40 can flow through the channel of the p-channel MOSFET.

外部電源8は、CCCV(Constant Current, Constant Voltage)制御でリチウムイオンキャパシタ40を充電する場合、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧に応じて第1電圧未満の電圧で電力を供給することがある。この場合、スイッチング素子16がオフ状態のままとなる。スイッチング素子16(pチャネルMOSFET)がオフ状態であることによって、外部電源8からリチウムイオンキャパシタ40に向かう電流は、pチャネルMOSFETのチャネルを流れることができない。 When charging the lithium ion capacitor 40 under CCCV (Constant Current, Constant Voltage) control, the external power supply 8 may supply power at a voltage lower than the first voltage according to the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40. In this case, the switching element 16 remains in the off state. Since the switching element 16 (p-channel MOSFET) is in the off state, the current from the external power supply 8 to the lithium ion capacitor 40 cannot flow through the channel of the p-channel MOSFET.

しかし、pチャネルMOSFETは、図4に示されるように、寄生ダイオード16aを有する。寄生ダイオード16aは、ボディダイオードとも称される。スイッチング素子16(pチャネルMOSFET)は、寄生ダイオード16aの順方向が端子18から端子17に向かう方向となるように接続される。外部電源8からリチウムイオンキャパシタ40に向かう電流は、寄生ダイオード16aを流れることができる。このようにすることで、本実施形態に係る電力制御回路1は、充電を再開するための特別な回路を必要とせずに、外部電源8にリチウムイオンキャパシタ40の充電を再開させることができる。その結果、電力制御回路1は、簡易な回路で構成される。 However, the p-channel MOSFET has a parasitic diode 16a, as shown in FIG. The parasitic diode 16a is also referred to as a body diode. The switching element 16 (p-channel MOSFET) is connected so that the forward direction of the parasitic diode 16a is the direction from the terminal 18 to the terminal 17. The current from the external power source 8 to the lithium ion capacitor 40 can flow through the parasitic diode 16a. By doing so, the power control circuit 1 according to the present embodiment can restart the charging of the lithium ion capacitor 40 to the external power supply 8 without requiring a special circuit for restarting the charging. As a result, the power control circuit 1 is composed of a simple circuit.

以上述べてきたように、本実施形態に係る電力制御回路1によれば、スイッチング素子16(pチャネルMOSFET)がオン状態であるかオフ状態であるかにかかわらず、外部電源8がリチウムイオンキャパシタ40を充電できる。 As described above, according to the power control circuit 1 according to the present embodiment, the external power supply 8 is a lithium ion capacitor regardless of whether the switching element 16 (p-channel MOSFET) is in the on state or the off state. 40 can be charged.

仮にリチウムイオンキャパシタ40がリチウムイオン二次電池921に置き換えられたとする。この場合、リチウムイオン二次電池921の過充電を制限するために、寄生ダイオード16aに電流が流れないようにする必要がある。そのため、リチウムイオン二次電池921に置き換えられた場合、スイッチング素子16として、ソース−ドレインの方向が互いに逆向きとなるように直列に接続された2つのMOSFETが採用される。そうすると、スイッチング素子16がオフ状態の場合に寄生ダイオード16aに電流が流れず、リチウムイオンキャパシタ40が充電されない。したがって、本実施形態に係る電力制御回路1は、リチウムイオンキャパシタ40を備えることによってはじめて、外部電源8が電力供給を再開したときにスイッチング素子16がオン状態かオフ状態かにかかわらず充電を再開できる。その結果、復電時の復帰が容易になる。また、電力制御回路1による充電の再開は、簡易な回路で実現され得る。 It is assumed that the lithium ion capacitor 40 is replaced with the lithium ion secondary battery 921. In this case, in order to limit the overcharging of the lithium ion secondary battery 921, it is necessary to prevent current from flowing through the parasitic diode 16a. Therefore, when replaced with the lithium ion secondary battery 921, two MOSFETs connected in series so that the source-drain directions are opposite to each other are adopted as the switching element 16. Then, when the switching element 16 is in the off state, no current flows through the parasitic diode 16a, and the lithium ion capacitor 40 is not charged. Therefore, the power control circuit 1 according to the present embodiment restarts charging regardless of whether the switching element 16 is on or off when the external power supply 8 restarts the power supply for the first time by providing the lithium ion capacitor 40. it can. As a result, recovery at the time of power recovery becomes easy. Further, the resumption of charging by the power control circuit 1 can be realized by a simple circuit.

(使用温度範囲の拡張)
リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の上限及び下限は、リチウムイオンキャパシタ40の使用温度に応じて定まる。リチウムイオンキャパシタ40がT1minからT1maxまでの温度範囲で使用される場合、端子電圧の上限及び下限はそれぞれ、V1max及びV1minとされるとする。一方で、リチウムイオンキャパシタ40がT2minからT2maxまでの温度範囲で使用される場合、端子電圧の上限及び下限はそれぞれ、V2max及びV2minとされるとする。ここで、T1maxは、T2maxよりも高いと仮定する。V1minは、V2minよりも低いと仮定する。このような仮定の下で、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の下限は、リチウムイオンキャパシタ40の温度がT2maxを超える場合とT2max以下である場合とで異なる。T2maxが所定温度と称される場合、端子電圧の下限は、リチウムイオンキャパシタ40の温度が所定温度を超える場合よりも、リチウムイオンキャパシタ40の温度が所定温度以下である場合に低くなる。
(Expansion of operating temperature range)
The upper and lower limits of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 are determined according to the operating temperature of the lithium ion capacitor 40. When the lithium ion capacitor 40 is used in the temperature range from T1min to T1max, the upper and lower limits of the terminal voltage are assumed to be V1max and V1min, respectively. On the other hand, when the lithium ion capacitor 40 is used in the temperature range from T2min to T2max, the upper and lower limits of the terminal voltage are V2max and V2min, respectively. Here, it is assumed that T1max is higher than T2max. It is assumed that V1min is lower than V2min. Under such an assumption, the lower limit of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 differs depending on whether the temperature of the lithium ion capacitor 40 exceeds T2max or is T2max or less. When T2max is referred to as a predetermined temperature, the lower limit of the terminal voltage is lower when the temperature of the lithium ion capacitor 40 is equal to or lower than the predetermined temperature than when the temperature of the lithium ion capacitor 40 exceeds the predetermined temperature.

具体例として、リチウムイオンキャパシタ40が−30℃から+85℃までの温度範囲で使用される場合、端子電圧の上限及び下限はそれぞれ、3.5V及び2.5Vとされてよい。一方で、リチウムイオンキャパシタ40が−30℃から+70℃までの温度範囲で使用される場合、端子電圧の上限及び下限はそれぞれ、3.8V及び2.2Vとされてよい。この例において、上述の各変数は、以下のように表される。
T1min=−30℃、T1max=+85℃
T2min=−30℃、T2max=+70℃
V1min=2.5V、V1max=3.5V
V2min=2.2V、V2max=3.8V
As a specific example, when the lithium ion capacitor 40 is used in the temperature range from −30 ° C. to + 85 ° C., the upper and lower limits of the terminal voltage may be 3.5V and 2.5V, respectively. On the other hand, when the lithium ion capacitor 40 is used in the temperature range from −30 ° C. to + 70 ° C., the upper and lower limits of the terminal voltage may be 3.8 V and 2.2 V, respectively. In this example, each of the above variables is represented as follows.
T1min = -30 ° C, T1max = + 85 ° C
T2min = -30 ° C, T2max = + 70 ° C
V1min = 2.5V, V1max = 3.5V
V2min = 2.2V, V2max = 3.8V

図7に示されるように、リチウムイオンキャパシタ40は、第1負荷61とともに回路基板100に実装されてよい。リチウムイオンキャパシタ40は、第1負荷61の発熱の影響を受ける位置に実装されているとする。この場合、リチウムイオンキャパシタ40の温度は、第1負荷61の動作の発熱によって上昇する。つまり、第1負荷61の発熱量が大きいほど、リチウムイオンキャパシタ40の温度が高くなる。 As shown in FIG. 7, the lithium ion capacitor 40 may be mounted on the circuit board 100 together with the first load 61. It is assumed that the lithium ion capacitor 40 is mounted at a position affected by the heat generated by the first load 61. In this case, the temperature of the lithium ion capacitor 40 rises due to the heat generated by the operation of the first load 61. That is, the larger the calorific value of the first load 61, the higher the temperature of the lithium ion capacitor 40.

第1負荷61が動作している場合、リチウムイオンキャパシタ40の温度は、所定温度を超えやすくなる。一方で、第1負荷61が停止している場合、リチウムイオンキャパシタ40の温度は、所定温度以下にとどまりやすくなる。 When the first load 61 is operating, the temperature of the lithium ion capacitor 40 tends to exceed a predetermined temperature. On the other hand, when the first load 61 is stopped, the temperature of the lithium ion capacitor 40 tends to stay below a predetermined temperature.

ここで、所定温度が70℃であると仮定する。この仮定を上述の具体例に当てはめると、リチウムイオンキャパシタ40の温度が70℃を超える場合、端子電圧の下限は2.5Vである。リチウムイオンキャパシタ40の温度が70℃以下である場合、端子電圧の下限は2.2Vである。 Here, it is assumed that the predetermined temperature is 70 ° C. Applying this assumption to the above-mentioned specific example, when the temperature of the lithium ion capacitor 40 exceeds 70 ° C., the lower limit of the terminal voltage is 2.5V. When the temperature of the lithium ion capacitor 40 is 70 ° C. or lower, the lower limit of the terminal voltage is 2.2V.

さらに、第1電圧が2.5Vに設定され、且つ、第2電圧が2.2Vに設定されると仮定する。この仮定の下で、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第1電圧未満になって第1保護回路10が第1負荷61への電力供給を遮断した場合、第1負荷61が停止することによってリチウムイオンキャパシタ40の温度が所定温度未満にとどまりやすくなる。そうすると、第2保護回路20を通じて第2負荷62への電力供給が継続してリチウムイオンキャパシタ40の端子電圧が第2電圧まで低下したとしても、リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の下限を下回りにくくなる。 Further, it is assumed that the first voltage is set to 2.5V and the second voltage is set to 2.2V. Under this assumption, when the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 becomes less than the first voltage and the first protection circuit 10 cuts off the power supply to the first load 61, the first load 61 is stopped to cause lithium. The temperature of the ion capacitor 40 tends to stay below a predetermined temperature. Then, even if the power supply to the second load 62 continues through the second protection circuit 20 and the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 drops to the second voltage, it is difficult to fall below the lower limit of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40. ..

以上述べてきた例におけるリチウムイオンキャパシタ40の温度及び端子電圧の下限と、第1電圧及び第2電圧との関係が満たされる場合、リチウムイオンキャパシタ40が第1負荷61の発熱の影響を受ける位置に実装されることが許容されるといえる。満たされるべき条件は、以下の(a)及び(b)に言い換えられる。
(a)リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の下限は、リチウムイオンキャパシタ40の温度が所定温度より高くなっている場合において第1電圧に対応する。
(b)リチウムイオンキャパシタ40の端子電圧の下限は、リチウムイオンキャパシタ40の温度が所定温度以下になっている場合において第2電圧に対応する、
When the relationship between the lower limit of the temperature and terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 and the first voltage and the second voltage in the above-described example is satisfied, the position where the lithium ion capacitor 40 is affected by the heat generated by the first load 61. It can be said that it is permissible to be implemented in. The conditions to be satisfied are paraphrased in the following (a) and (b).
(A) The lower limit of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 corresponds to the first voltage when the temperature of the lithium ion capacitor 40 is higher than the predetermined temperature.
(B) The lower limit of the terminal voltage of the lithium ion capacitor 40 corresponds to the second voltage when the temperature of the lithium ion capacitor 40 is equal to or lower than the predetermined temperature.

リチウムイオンキャパシタ40が第1負荷61の発熱の影響を受ける位置に実装されることが許容されることによって、電力制御回路1の実装に関する制約が少なくなる。また、回路基板100に実装される部品が集積化されやすくなる。その結果、電力制御回路1の小型化及び低コスト化が実現され得る。また、リチウムイオンキャパシタ40は、その使用温度範囲内においてできるだけ広い電圧範囲で活用される。その結果、第2負荷62に電力を供給できる期間が長くなる。 By allowing the lithium ion capacitor 40 to be mounted at a position affected by the heat generated by the first load 61, restrictions on mounting the power control circuit 1 are reduced. In addition, the components mounted on the circuit board 100 are easily integrated. As a result, the power control circuit 1 can be downsized and reduced in cost. Further, the lithium ion capacitor 40 is utilized in the widest possible voltage range within the operating temperature range. As a result, the period during which electric power can be supplied to the second load 62 becomes longer.

(自己停止機能)
第1負荷61は、リチウムイオンキャパシタ40が供給可能な電力量を数十秒程度で消費すると仮定する。ここで、第1負荷61は、プロセッサであるとする。第1負荷61は、外部電源8からの電力供給が停止した場合、外部電源8の停止を検出し、第1負荷61自身の停止処理を開始する。第1負荷61は、リチウムイオンキャパシタ40から電力が供給されている間に停止処理を完了させることによって、電力供給再開時に安全に動作を再開できるように停止できる。第1電圧は、第1負荷61が停止処理を完了できるまでリチウムイオンキャパシタ40を放電させ続けることができるように設定されてよい。
(Self-stop function)
It is assumed that the first load 61 consumes the amount of power that can be supplied by the lithium ion capacitor 40 in about several tens of seconds. Here, it is assumed that the first load 61 is a processor. When the power supply from the external power supply 8 is stopped, the first load 61 detects the stoppage of the external power supply 8 and starts the stop processing of the first load 61 itself. The first load 61 can be stopped so that the operation can be safely restarted when the power supply is restarted by completing the stop processing while the power is being supplied from the lithium ion capacitor 40. The first voltage may be set so that the lithium ion capacitor 40 can continue to be discharged until the first load 61 can complete the stop processing.

第1負荷61が自ら停止した後、レギュレータ30は、第1負荷61に対して電力を供給しなくてもよい。第1負荷61は、図1に破線で示されるようにレギュレータ30に通信線73で接続されてよい。第1負荷61は、通信線73を介してレギュレータ30に対して放電停止信号を出力してよい。レギュレータ30は、第1負荷61からの放電停止信号に基づいて、リチウムイオンキャパシタ40が放電した電力を第1負荷61及び第2負荷62に出力する動作を停止してよい。このようにすることで、電力制御回路1の消費電力のうちレギュレータ30の消費電力が削減される。電力制御回路1の消費電力の削減は、リチウムイオンキャパシタ40が第2負荷62に供給できる電力量を増加させる。その結果、第2負荷62に電力を供給できる期間が長くなる。 After the first load 61 is stopped by itself, the regulator 30 does not have to supply power to the first load 61. The first load 61 may be connected to the regulator 30 by a communication line 73 as shown by a broken line in FIG. The first load 61 may output a discharge stop signal to the regulator 30 via the communication line 73. The regulator 30 may stop the operation of outputting the discharged electric power of the lithium ion capacitor 40 to the first load 61 and the second load 62 based on the discharge stop signal from the first load 61. By doing so, the power consumption of the regulator 30 out of the power consumption of the power control circuit 1 is reduced. Reducing the power consumption of the power control circuit 1 increases the amount of power that the lithium ion capacitor 40 can supply to the second load 62. As a result, the period during which electric power can be supplied to the second load 62 becomes longer.

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications or modifications based on the present disclosure. It should be noted, therefore, that these modifications or modifications are within the scope of this disclosure. For example, the functions included in each component or each step can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of components or steps can be combined or divided into one. ..

1 電力制御回路
8 外部電源
10 第1保護回路
11 電圧検出回路(12:コンパレータ、13:基準電圧源、14:分圧抵抗、15:分圧抵抗、19:節点)
16 スイッチング素子
17、18 端子
20 第2保護回路
21 電圧検出回路
26 スイッチング素子
27、28 端子
30 レギュレータ
40 リチウムイオンキャパシタ
51、52 ダイオード
61 第1負荷
62 第2負荷
71、72 節点
73 通信線
80 接地点
100 回路基板
1 Power control circuit 8 External power supply 10 1st protection circuit 11 Voltage detection circuit (12: Comparator, 13: Reference voltage source, 14: Voltage divider resistor, 15: Voltage divider resistor, 19: Nodal point)
16 Switching element 17, 18 terminal 20 Second protection circuit 21 Voltage detection circuit 26 Switching element 27, 28 terminal 30 Regulator 40 Lithium ion capacitor 51, 52 Diode 61 First load 62 Second load 71, 72 Node 73 Communication line 80 contact Point 100 Circuit board

Claims (4)

外部電源が供給する電力で充電されるリチウムイオンキャパシタと、
前記外部電源が供給する電力で動作する第1負荷に対して、前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタの放電電流を供給する第1保護回路と、
前記外部電源が供給する電力で動作し、且つ、前記第1負荷よりも少ない消費電力で動作する第2負荷に対して、前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタの放電電流を供給する第2保護回路と
を備え、
前記第1保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が第1電圧未満となった場合に前記第1負荷への電流の供給を停止し、
前記第2保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧より低い第2電圧未満となった場合に前記第2負荷への電流の供給を停止する、電力制御回路。
A lithium-ion capacitor that is charged by the power supplied by an external power source,
A first protection circuit that supplies the discharge current of the lithium ion capacitor when the power is no longer supplied from the external power supply to the first load that operates with the power supplied by the external power supply.
Discharge of the lithium ion capacitor when power is no longer supplied from the external power supply to a second load that operates with the power supplied by the external power supply and operates with power consumption less than that of the first load. Equipped with a second protection circuit that supplies current
The first protection circuit stops the supply of current to the first load when the terminal voltage of the lithium ion capacitor becomes less than the first voltage.
The second protection circuit is a power control circuit that stops the supply of current to the second load when the terminal voltage of the lithium ion capacitor becomes less than the second voltage lower than the first voltage.
前記第1保護回路は、前記リチウムイオンキャパシタと前記第1負荷との間に接続されている第1スイッチング素子と、前記第1スイッチング素子を制御する第1電圧検出回路とを備え、
前記第1電圧検出回路は、
前記外部電源から電力が供給されなくなった場合に前記リチウムイオンキャパシタから前記第1スイッチング素子を介して供給される電流によって動作可能に構成され、
前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧以上である場合に前記第1スイッチング素子をオン状態に維持させ、
前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧が前記第1電圧未満となった場合に前記第1スイッチング素子をオフ状態に遷移させる、
請求項1に記載の電力制御回路。
The first protection circuit includes a first switching element connected between the lithium ion capacitor and the first load, and a first voltage detection circuit for controlling the first switching element.
The first voltage detection circuit is
It is configured to be operable by the current supplied from the lithium ion capacitor via the first switching element when power is no longer supplied from the external power supply.
When the terminal voltage of the lithium ion capacitor is equal to or higher than the first voltage, the first switching element is maintained in the ON state.
When the terminal voltage of the lithium ion capacitor becomes less than the first voltage, the first switching element is transitioned to the off state.
The power control circuit according to claim 1.
前記第1保護回路は、前記第1スイッチング素子を介して前記リチウムイオンキャパシタを外部電源に接続可能に構成され、
前記第1スイッチング素子は、オフ状態に遷移している場合であっても、前記外部電源から前記リチウムイオンキャパシタに向かう電流が流れるように構成される、請求項2に記載の電力制御回路。
The first protection circuit is configured so that the lithium ion capacitor can be connected to an external power supply via the first switching element.
The power control circuit according to claim 2, wherein the first switching element is configured so that a current flows from the external power source to the lithium ion capacitor even when the first switching element is in the off state.
前記リチウムイオンキャパシタは、前記第1負荷とともに回路基板に実装され、
前記リチウムイオンキャパシタの温度は、前記第1負荷の発熱量が大きいほど高くなり、
前記リチウムイオンキャパシタの端子電圧の下限は、
前記リチウムイオンキャパシタの温度が所定温度より高くなっている場合において前記第1電圧に対応し、
前記リチウムイオンキャパシタの温度が前記所定温度以下になっている場合において前記第2電圧に対応する、請求項1から3までのいずれか一項に記載の電力制御回路。
The lithium ion capacitor is mounted on the circuit board together with the first load.
The temperature of the lithium ion capacitor increases as the calorific value of the first load increases.
The lower limit of the terminal voltage of the lithium ion capacitor is
When the temperature of the lithium ion capacitor is higher than the predetermined temperature, it corresponds to the first voltage.
The power control circuit according to any one of claims 1 to 3, which corresponds to the second voltage when the temperature of the lithium ion capacitor is equal to or lower than the predetermined temperature.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220320858A1 (en) * 2020-09-08 2022-10-06 Denso Ten Limited Power source device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006254698A (en) * 2000-02-07 2006-09-21 Fujitsu Ltd Power supply device of pocket version terminal
JP2016082824A (en) * 2014-10-21 2016-05-16 株式会社東芝 Power source control device and information processor
JP2018098823A (en) * 2016-12-08 2018-06-21 株式会社Okiテクノパワーシステムズ Power backup device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2564031B2 (en) * 1990-10-30 1996-12-18 株式会社テック Memory backup device
DE19639644A1 (en) * 1996-09-26 1998-04-02 Siemens Ag Method and arrangement for controlling functions in a program-controlled circuit arrangement when the operating voltage fails
JP2000156942A (en) * 1998-11-19 2000-06-06 Funai Electric Co Ltd Communication device
JP2002354707A (en) 2001-05-21 2002-12-06 Mitsubishi Electric Corp Integrated semiconductor circuit
JP4398335B2 (en) 2003-09-29 2010-01-13 株式会社日立製作所 DC backup power supply device, disk array device, and DC backup power supply
JP3863159B2 (en) 2004-09-02 2006-12-27 日立コンピュータ機器株式会社 Method and apparatus for reducing power consumption during backup
JP4208823B2 (en) 2004-11-26 2009-01-14 トータル ワイヤレス ソリューショオンズ リミテッド Secondary battery pack
JP2010110072A (en) * 2008-10-29 2010-05-13 Nec Network & Sensor Systems Ltd Power temporary blackout countermeasure circuit and electronic unit
JP5592274B2 (en) 2009-01-19 2014-09-17 株式会社エネルギー応用技術研究所 DC power supply system
CN102023938B (en) * 2009-09-18 2013-04-24 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Electronic device and power off protection method
WO2015116048A1 (en) * 2014-01-29 2015-08-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Shutdown of computing devices
CN104883054A (en) * 2014-02-27 2015-09-02 株式会社东芝 DC/DC Converter, Method Of Controlling The DC/DC Converter And Data Storage Apparatus
JP6079760B2 (en) * 2014-12-04 2017-02-15 マツダ株式会社 Vehicle power supply control device
EP3226380B1 (en) * 2016-03-31 2022-04-06 Konica Minolta Business Solutions Europe GmbH Uninterruptible power supply
US10998746B2 (en) * 2017-04-03 2021-05-04 Smart Charging Technologies Llc Direct current uninterruptible power supply with AC power supply and related methods
JP2019068662A (en) * 2017-10-03 2019-04-25 株式会社オートネットワーク技術研究所 Power supply system
JP6963729B2 (en) * 2018-04-27 2021-11-10 株式会社オートネットワーク技術研究所 In-vehicle backup circuit and in-vehicle backup device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006254698A (en) * 2000-02-07 2006-09-21 Fujitsu Ltd Power supply device of pocket version terminal
JP2016082824A (en) * 2014-10-21 2016-05-16 株式会社東芝 Power source control device and information processor
JP2018098823A (en) * 2016-12-08 2018-06-21 株式会社Okiテクノパワーシステムズ Power backup device

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